人体静电摘要:论述了不同场所人体静电的危害,介绍了部分抑制人体静电放电的措施与建议
关键词:人体静电;危险场所;管理建议
一、概述
在豪华装修的办公室,高速行驶的列车上,大型游览观光塔里,人们在握手、触碰金属护栏、开门(金属把手)时常常会发生电击感觉;下车随手关门,有时也会发生电击等等,所有这些都是人体静电放电所致。人体带电和静电电击的关系见表1。
表1人体带电和静电电击的关系
人体电位(kV) | 静电电击的程度 | 备注 |
1.0 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 | 无任何感觉 手指外侧有感觉但不痛 有针刺感,有微颤的感觉但不痛 有针刺感 手指好象用针深深刺一下的痛感 手掌至前腕有电击的痛感 手指强烈疼痛,电击后手腕有沉重感 手指、手掌感到强烈疼痛,有麻木感 手掌至前腕有麻木感 手腕感到强烈疼痛,手麻木而沉重 全手感到疼痛和电流流过感 手指感到剧烈麻木,全手有强烈的触电感 全手有被狠打的感觉 | 发生微弱放电响声 可看到放电的发光 指尖延伸出放电光 |
二、人体静电带电方式
人体在行走、摩擦等本身会积聚静电;在绝缘体场所或未接地的容器装卸介质场所附近人体也会感应带电;在喷涂、吹扫、水雾喷泄、粉尘飞扬、喷溅加油等场所作业,人体会捕集荷电“微粒”带电。
典型起电数据
起电方式 | 在椅子上起坐5次 | 步行3~10米 | 尼龙布摩擦桌子 |
人体电位 | 1.5kV | 1.0kV | 5.0kV |
三、人体静电的危害及措施建议
1、电击现象
在湿度低于40%RH场所,人体较容易带电,通常情况下,人体带电2~5kV。使人体有电击感的放电电压约2~2.5kV。发生电击现象,多数人会想到是否是接地出了问题或建(构)筑没有接地,这是较外行的想法,因为带电人体无论触碰接地还是未接地(孤立)导体,都会发生放电并产生电击。
措施建议:
(1)增湿,至少为50%RH;
(2)采用离子风消除人体静电;
(3)在易触碰导体表面喷导静电涂层或覆导静电材料;
(4)采用导电纤维材料地毯等。
2、电子设备
普通电子器件耐受人体静电放电电位值:
电子器件 | VMOS | CMOS | MOSEFT |
耐受电位 | 300~1800V | 250~1800V | 100~200V |
敏感元器件耐受值:<1kV
带保护电路MOS件耐受值:1~4kV
国外计算机房对限制人体静电的要求:
衣服、织物表面电荷密度:<3μC/m2
介质材料电阻率:<109~1010Ω·cm
介质材料衰减时间:<1s
工作服电量:<0.5μC/件人体济高电位:<1kV
措施建议:
(1)敷设导静电地板/胶板
日本《静电可靠指南》推荐值:103~106Ω
国标GB50174-93推荐值:体积电阻率107~1010Ω·m,表面电阻105~108Ω
(2)穿戴防静电工作鞋和服装。
(3)戴接地的防静电腕带。
(4)安装可以防止电击的人体静电消除设备。
3、石油化工场所的人体静电
在石油化工危险场所,人体静电是非常危险的隐患之一。其原因,一是企业中气体释放源和作业人体带电、放电机会多;二是作业者多数不了解人体静电的危险性和防止静电放电的具体措施。国内外静电规范几乎都提出了防止人体静电的规定,但遗憾的是,这些规定在危险界限和具体限制上,多数缺乏可操作性,因此企业时有事故发生。如1972年抚顺石油某厂铁路装车闪爆着火事故、1979西安某厂研磨车间用汽油擦地板闪爆着火事故、1983年燕山某汽车加油闪爆着火事故、1988年天津某小本体法PP下料包装闪爆事故、2000年永平矿炼厂采样事故,以及加油站汽车加油事故、向容器倒粉料闪爆事故、用小铁桶采样闪爆事故等,所有这些事故直接威胁人类生命财产的可靠。下面就人体本身物理特性进行探讨。
人体电容100~400PF(少数可达1000PF),带电2~5kV的人体储能0.4~2.5mJ(W=CV2/2,人体电容按200PF计算);人体表面电阻500~5000Ω,实验证明,模拟人体对接地金属体瞬间(约几十ns)放电能量转移高达80%~100%,足以点燃易燃易爆类气体、油气等(如H2济小点火能小于0.1mJ、汽油蒸汽济小点火能0.26mJ)。所以,在石油化工企业,有人体静电引发的火灾爆炸事故较多。日本《静电可靠指南》已将人体划归为孤立导体类管理,管理指标100V。
措施建议:
防止人体静电事故的对策(包括防带电对策和防放电对策),在非防爆区侧重设备、用品的监护和行为准备;在防爆作业区应兼顾防带电操作和防放电操作。具体建议如下:
非防爆区:
①防静电作业用品检测
②接地极、接地端子维护
③人体静电释放棒(金属)、离子风静电消除器
防爆区:
①防静电地面
②局部增湿
③防静电作业用品
④防静电工作服、鞋
⑤严禁**服
⑥设备、工具接地
⑦不触摸荷电介质
⑧本安型人体静电消除设备,如本安型人体静电消除、本安型静电消除指示牌(美)
本安型人体静电消除设备控制指标:
放电电荷转移量小于0.1μC,转移能量μJ级,触摸后人体残余电压小于100V,残余能量小于0.1mJ。
注意:
个别规范提出在栈台扶梯安装接地不锈钢管以泄放人体静电,其做法欠妥,从防爆危险场所考虑,实际上是增加一处危险点(点火源),建议设计时应考虑换用本安型产品。